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「電気石」について(事(辞)典等での解説)

Index

電気石(「物理学辞典」)

電気石

ホウ素のケイ酸塩で、化学式が(Ca,Na)X3Al6(BO33Si6O18(OH,F)4 で表される(XはMg,Fe,Mn,Li,Al)。六方晶系の異極像である。通常は、柱状結晶。硬度が7で比重が 3〜3.2である。表面はガラス光沢で紫、緑、紅、黒などの美しい色をもつ。側面に縦条線がみられ、 花崗岩などの中に産出する。自然の状態で電気分極をもち、摩擦電気を生じ、焦電気が著しい。 結晶に応力を与えるとピエゾ電気が起こることは、1880年にP. Curieらが発見した。


[参考文献]
「物理学辞典」(物理学辞典編集委員会) P.1383(株式会社培風館 1992年5月20日改訂版発行)

電気石(「科学・技術大百科事典<中>」)

電気石

電気石は複雑な組成をもったアルミニウムとホウ素のケイ酸塩であるが同型置換のため、 非常に広範な化学組成変化を示す。鉄、マグネシウム、リチウムなどがアルミニウムおよび ホウ素と組み合わさって含まれている。一般化学式は (Na,ca)(Mg,Fe2+,Fe3+,Al,Li)3Al6(BO33(Si6O18)(OH,F)4 と表される。電気石は六方晶系に結晶し、長細くなる傾向をもった柱状結晶である。しがしば針状である。 柱状結晶は菱面体3面が会合した先端で終り、通常異極的である。微細な結晶はしばしば放射状に集まる 傾向を示し、また柱状結晶が平行に束をなして集まることもふつうにみられる。一つの柱状結晶は 通常3面、6面あるいは9面からなり、深い垂直な条線が発達しているので丸みを帯びて見える。

電気石にはへき開が認められない。貝殻状ないし不均質な破面を示し、もろい。 硬度7〜7.5、比重3.03〜3.25、ガラス光沢であるが樹脂状光沢の場合もある。通常黒色、青みを帯びた 黒色、褐色、青色、緑色、赤〜桃色。透明なものでは無色(まれである)のものもある。ばら色〜桃色、 緑色、青色、褐色の色調を帯びて透明なものなど色、透明度は種々である。電気石の色の組み合せは 興味をひく。2色の結晶はごくふつうに見られ、一端は緑色他端は桃色、外側は緑色で内側は 桃色であったりして、透明〜半透明な結晶の場合非常に魅惑的である。

不透明な電気石はスコール(schorl)と呼ばれ1703年まではすべての電気石にこの名前が適用されていた。 この年にセイロン島(スリランカ)語のturamaliを導入して電気石の学名Tourmalineが採用された。 スコールの語源は不詳であるがおそらくスカンジナビアの言語であろう。この語スコールは鉄を 含む黒色電気石に対し現在も使われている。エルバイト(elbaite)およびリディコアタイト(liddicoatite) は淡調な青色、赤色、緑色あるいはそのうちの2色の複合種を指す。褐色で濃褐色〜黄色〜無色の 色調を示すものはドラヴァイト(dravite)およびウヴァイト(uvite)と呼ばれる。(ただしニューヨーク州 ピエールポンの黒色電気石がウヴァイトと呼ばれるのは例外)。完全に無色のアクロアイト(achroite) はエルバイトのグループに入る。電気石の微晶は花こう岩、片麻岩の一部に見られる。

マグマ起源の蒸気の鉱化作用のため、電気石はペグマタイト中に、また接触変成岩中によく発達して いる。世界でまれな重要産地はウラル山脈、ボヘミア、ザクセン、エルバ島、ノルウェー、 イギリスコーンウォール、デヴォンシャー、グリーンランド、マダガスカルなどにある。 エルバイトの美晶はマダガスカル、ブラジル、アフガニスタンで産出し、リディコアタイトは マダガスカルに産する。アメリカではメイン州アンドロスコギン郡、ニューハンプシャー州グラフトン郡 およびスリヴァン郡、マサチューセッツ州ハンプシャー郡、コネティカット州ハダムおよびフェアフィールド郡、 ニューヨーク州セント・ローレンス州、ニュージャージー州サセックス郡、ペンシルバニア州デラウェア郡、 カリフォルニア州サンディエゴ郡に産出する。


[参考文献]
「科学・技術大百科事典<中>」(大田次郎 通訳者代表) P.1904〜1905(株式会社朝倉書店 1999年10月20日初版第1刷発行)

電気石(「物性科学事典」)

電気石

XY363Si6O27(O,OH)3(OH,F) の化学式(X:Naほか; Y:Fe33+;Fe32+; Z:Al6) の点群C3vの結晶でも美しいものは宝石になる。誘電率は6.7〜7.3F/m、電気抵抗率は 〜(5〜0.3)X1010Ω・mときわめて高い。D-Eループは直線に近い楕円である。強誘電性は 存在しないと考えられる。19世紀末、ピエゾ効果が見出されたが、同じころ、焦電性が箔検電器法と クントの鉛丹、硫黄粉末散布法で検出された。その後、圧電定数はd33、d32が 1.8〜1.9pC/Nと決定された。焦電定数はp3=dP3/dTは室温で2〜5μC・m-2・K-1 と決定された。しかし、二次焦電定数が同じ単位で5程度であるで、電気石の焦電性は本質的に 二次焦電性(→強誘電体)のみであろうと考えられる。電気石粉末を含むセラミックボールを酸性水 に浸漬すると、水のpHが7に近づき、同時に水の電気伝導率が減少し、少量の酸素を発生する。 (中村輝太郎)


[参考文献]
「物性科学事典」(東京大学物性研究所) P.648(東京書籍株式会社 1996年2月29日第一刷発行)

電気石(トルマリン)(「生物・環境産業のための非熱プロセス事典」)

3.電気石(トルマリン)

トルマリンは、宝石として知られているが、それが電気化学的に興味深い性質、すなわち圧電効果を 持ち合わせていることは、あまり知られていないようである。この鉱物は、アルミニウムとホウ素を 含むケイ酸六面体結晶で、1880年ジャックスとピエール兄弟によって帯電現象効果が見出され、 その後それが3{NaX3Al6(BO3)3Si6 O18(OHF)4} X=Mg, Fe, Li, Al, etc. の化学式からなることが明らかに されている。この鉱石(tourmaline)が表面張力を低下させること、膜透過性を増大させることを 松岡、岩元が1991年に報告している。また、久保は電気石で処理した水そのものが、 エネルギー的に不安定で水分子と固体、水分子と空気との界面の間に図に示すようなヒドロキシル・イオン (H3O2-)構造をとり、この構造があたかも脂肪酸の疎水性部と 親水性部同様の構造を示すことから、そこに界面活性効果が生じるのだとの大胆な仮説を提唱してい る。

久保によるとヒドロキシル・イオン(H3O2-)(図1)は、それ自体が 界面活性物質であり、浸透性、濡れ、コロイド形成能、乳化作用などを示す。その界面活性作用は、 疎水性サイトと親水性サイトの分極構造に由来する。疎水性基を有するゆえに、H3O2-イオンは 水分子との親和は低く、逆に反発し水の表面に局在化し、水素原子を水分子と反対方向の方向に向けて 配向し、水分子の最外側に数オングストロームの厚さを持つ単分子膜を形成する。
これは、まさに脂肪酸金属塩が水との間に単分子膜を形成するのと本質的に同じであると考えられる。 久保の提唱する水分子構造は、極めて短い時間ではとりえたとしても安定な構造として常時、 安定多数を占めるようなものではなく、様々に変化する水の構造の一つと考えるほうが妥当かもしれ ない。しかし、平均的にこのような構造体が次々と生成しては、消えるのかもしれない。


3.1 トルマリン不織布の鮮度保持効果

トルマリンは、水質浄化に積極的に使用されているが、多くの場合、トルマリンそのものを 使用しているのではなく、1000度前後でアルミナなどの素材に焼結加工を施した粒状物を 充填してそれに水を通している。また、銀を電着させてこれにより、殺菌、殺藻作用を 向上させたものも市販されている。トルマリンを入れた容器に数メートル/秒の速度で 通水すると圧電効果により、起電力が発生し水が電気分解され、それにより界面活性作用を 有する水が発生すると考えられている。

トルマリンを含有させた不織布が、界面活性作用を示し、洗剤の節約に役立つことが知られているが、 その他に興味深い効果として、トルマリン不織布の魚介類の鮮度保持効果がある。トルマリン不織布で 鮪の刺身を包んで、低温で貯蔵すると数日間刺身のメト化を遅らせることが出来る。また、活イカを 零度付近で低温麻酔する際に、普通の不織布で包んだものと、トルマリン不織布で包んだものとに ついて、24時間後に鮮度を比較したところ、両者には明確な違いが認められた。すなわち、トルマリン 処理区では、死後硬直は起こらず、色素胞反応も残っており細胞死は未だ起こっていないことを示して いた。

電気石(トルマリン)の水に及ぼす特性については、銀処理を施したトルマリン造粒物では、殺藻効果 が知られているが、その効果は活性酸素の生成によるものであろう。


[参考文献]
「生物・環境産業のための非熱プロセス事典」(岩元睦夫、鈴木鐵也、重光司、加藤賢三、五十部誠一郎) P.157-159(株式会社サイエンスフォーラム 1997年4月30日発行)
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